אתר זה עושה שימוש בעוגיות על מנת להבטיח לך את חוויית הגלישה הטובה ביותר.
נמאס להטעין את הסלולרי? הסוללות שיספקו הרבה יותר אנרגיה צילום: Shutterstock

נמאס להטעין את הסלולרי? הסוללות שיספקו הרבה יותר אנרגיה

סוללות שנטענות באמצעות הקלדה ובטרייה שקטנה יותר מחיידק: מדענים מרחבי העולם עובדים על פיתוחים שיעזרו לנו להשתמש בטלפון ובמחשב במשך יום שלם בלי לחפש אחר שקע פנוי

23.08.2011, 15:40 | הראל עילם

אחת הבעיות הגדולות בדור החדש של הטלפונים הסלולריים, ואת זה יגיד לכם כל משתמש בסמארטפון, היא זמן הסוללה. אם זה אייפון, מכשיר אנדרואיד או טלפון של נוקיה, הפיצ'רים השונים - כמו מסך מגע גדול, שימוש ב-GPS לניווט וגלישה ברשת - מרוקנים את הסוללה באופן שיטתי ומכריחים אתכם להסתובב עם מטען צמוד, או לחלופין להתרוצץ במשרד בחיפוש אחר מטען תואם למכשיר המתקדם שבכיסכם.

אבל הבעיה נוגעת לא רק לסמארטפונים שלנו: כל מי שניסה לצלם עם פלאש במצלמה הביתית מכיר את התחושה המתסכלת של ההודעה על הסוללה שעומדת להיגמר; וגם המחשבים הניידים, למרות כל ההבטחות, עדיין לא מספקים לנו יותר מכמה שעות של עבודה רציפה.

בעשור האחרון חלה התקדמות גדולה בתחום הרכיבים שנמצאים במכשירים הסלולריים שלנו, ואלה כבר פועלים בצורה חכמה יותר וצורכים פחות חשמל. אך הסוללות עצמן ממשיכות לדרוך במקום והפכו לצוואר בקבוק בהתקדמות הטכנולוגית. הסוללה של האייפד 2, למשל, אחראית למחצית ממשקלו, ולמרות זאת המכשיר בקושי מחזיק יום עבודה שלם ורצוף.

למרות זאת, עדיין יש תקווה לכך שיום אחד נפנה את שקע החשמל שליד המיטה: במעבדות מחקר מסביב לעולם מנסים חוקרים למצוא דרכים לשפר את הסוללות ולהפוך אותן לחזקות, זולות, עמידות, קטנות ודקות יותר, ואלה הם רק חלק מהפיתוחים שיגיעו אלינו בשנים הקרובות.

הסוללה של האייפד 2. הסוללות דורכות במקום, צילום: ifixit הסוללה של האייפד 2. הסוללות דורכות במקום | צילום: ifixit הסוללה של האייפד 2. הסוללות דורכות במקום, צילום: ifixit

נגעתם במסך? הטלפון הסלולרי נטען

 

כמה מהפיתוחים המעניינים ביותר בתחום מנסים לנצל את הסביבה הטבעית שלנו ולאפשר למכשיר להיטען מעצמו. הפתרון המעניין ביותר הוא שימוש בחומרים פיאזו-אלקטריים, שמסוגלים להפוך רטט לאנרגיה. על פתרונות כאלה עובדים בכמה מקומות בעולם, כמו באוניברסיטת RMIT שבמלבורן - החוקרים שם פיתחו שכבה שקופה שמתרגמת כל לחיצה על המסך לאנרגיה.

רטט נמצא כמעט תמיד בקרבת המכשירים שלנו - באוויר שאנו נושפים לתוך המיקרופון של הסמארטפון, בנגיעות שלנו במסך המגע ובמקלדת, והוא אף נוצר בעקבות הטלטול של הלפטופ בתוך התיק. עד עכשיו הצליחו מדענים להוסיף למכשירים פרק זמן כמעט בלתי מורגש של עבודה באמצעות התבססות על התנועה שלהם בחלל, אך יש לשער שבעתיד העבודה השוטפת שלנו עם הצעצועים האלקטרוניים תתורגם לזמן סוללה ארוך בהרבה.

לנצל את המשאבים הטבעיים

 

ישנם עוד משאבים שנמצאים בסביבה שלנו ויכולים לתרום לזמן הסוללה, והמתבקש בהם כמקור טעינה הוא כמובן השמש, אבל גם המים הם מקור לאנרגיה.

בתחילת השנה הציגה חברת פוליפלוס האמריקאית סוללה מהפכנית המסוגלת לפעול גם מתחת למים, לאחר שציפתה את הקוטב החיובי של הסוללה בפולימר מיוחד. הסוללה של פוליפלוס מתבססת על התגובה החזקה של מים לליתיום. כשהם יחד, הליתיום בוער בעוצמה רבה, והחברה מנסה לנצל את האנרגיה הזו לפעילות הסוללות. לדברי היצרנית, הסוללות שבפיתוח יהיו זולות לייצור וחד-פעמיות, והן יהיו מסוגלות להכיל פי 8 יותר אנרגיה מהסוללות הקיימות כיום בשוק.

סוללות בגודל גרגר

 

ארגון DARPA, האחראי על פיתוחים טכנולוגיים לצבא ארה"ב (שמככב דרך קבע בדו"ח טכנולוגי), עובד היום על סוללה מהפכנית בגודל של גרגר חול. הסוללה נוצרת בשיטה של התזה מבוקרת של ליתיום, כשכל שכבה היא בעובי של אטום בודד בלבד. כרגע, העבודה דורשת פיקוח אנושי - והמשמעות היא שהמערכת מסוגלת לייצר סוללה אחת בכל פעם, פעולה הדורשת שעות של עבודה.

  , איור: רחלי שליו איור: רחלי שליו   , איור: רחלי שליו

בשלב ראשון הסוללה הזעירה תניע רובוטים קטנטנים, כשבהמשך תשולב בתוך מצלמות וחיישני ריגול. על פי תוכניות הפיתוח, בעתיד אפשר יהיה לשלב עשרות אלפי סוללות זעירות כאלה לפעולה משותפת, כך שיהיה ניתן לצפות בהן חומרים קיימים בסוללות. אם יתממש החזון הזה, בעתיד נוכל לראות מכשירים אלקטרוניים דקים בהרבה, שיתבססו על סוללות זעירות שימלאו את כל החללים הריקים במכשיר - ויספקו זמן פעולה גדול יותר.

מדענים אחרים עובדים על סוללה זעירה עוד יותר, הקטנה פי 5 מחיידק. הסוללה, המפותחת באוניברסיטת רייס, היא בעצם חוט מיקרוסקופי ששני קוטבי הסוללה פרוסים לאורכו. הסוללה תוכל לשמש מכשירים ננו-רפואיים עתידיים ומתקנים אחרים. כרגע הפיתוחים של שתי החברות נמצאים בשלבים תיאורטיים בלבד, אך אם יגיעו לשימוש מסחרי יאפשרו לסמארטפונים ולנטבוקים שלנו להיות קטנים עוד יותר, ולדחוס בתוכם יותר כוח פעולה.

להטעין מהר יותר

 

לפני שנתיים הדגימו חוקרים ב-MIT שיטה להטעין סוללות קיימות במהירות אדירה על ידי ציפוי הסוללה בפוספט, חומר המאפשר העברת אנרגיה במהירות. מאז לא נרשמה התקדמות במחקר והוא עדיין נחשב תיאורטי - אבל כמה חברות עובדות כעת על פתרונות אלטרנטיביים להטענות מהירות וטובות יותר.

אפל, למשל, רשמה פטנט המבוסס על הטענה דינמית ועל מערכת עם משוב פנימי, המסוגלת לשנות את המתח של המכשיר המטעין את הסוללה. התוצאה אמורה להביא להטענה מהירה יותר שגם שומרת על הסוללה ומגדילה את אורך החיים שלה. למרות הפוטנציאל, אפל עדיין לא החלה להשתמש בטכנולוגיה בצורה מסחרית.

חד-פעמי וארוך טווח

 

לא רק מעבר לים שוקדים על פתרונות: חברת תדיראן הישראלית, שהיא היצרנית הגדולה בעולם של סוללות ליתיום חד-פעמיות, פיתחה סוללה המסוגלת לספק פי 5 יותר אנרגיה מהסוללות הקיימות.

למרבה הצער, סוללות אלו הן חד-פעמיות, אף על פי שאורך החיים שלהן נמדד בעשרות שנים, וכרגע הן משווקות רק עבור מכשירים הזקוקים לסוללות בעלות אורך חיים גדול במיוחד, ובעיקר ציוד צבאי ורפואי. ד"ר הרצל ימין, סמנכ"ל הפיתוח בחברה, לא פוסל את האפשרות שבעתיד נוכל לקנות סוללת חירום לטלפון החכם שלנו, שתוכל להחזיק ימים שלמים במקום כמה שעות בודדות.

מטענים לטלפונים סלולריים. המדענים עובדים על מהפכת הטענה, צילום: shutterstock מטענים לטלפונים סלולריים. המדענים עובדים על מהפכת הטענה | צילום: shutterstock מטענים לטלפונים סלולריים. המדענים עובדים על מהפכת הטענה, צילום: shutterstock

העתיד טמון בגופרית

 

רק בשנה האחרונה התפרסמו כמה מחקרים המבטיחים שבקרוב נראה סוללות החזקות פי 3, 5 או אפילו פי 10 מכל סוללה קיימת. כיום רוב הסוללות במכשירים סלולריים ובמחשבים ניידים מבוססות על טכנולוגיה הידועה בשם ליתיום-יון, המתבססת על ליתיום, שהיא המתכת הפעילה הקלה ביותר בטבע.

מדענים יפנים פיתחו חומר המזכיר ספוג ועשוי מאלומיניום. החומר הספוגי יכול לאגור יותר ליתיום - ולפיכך יותר אנרגיה, וליתר דיוק, עד פי 3 יותר אנרגיה מכל סוללה מוכרת. גם חוקרים מ-MIT הדגימו כיצד הם משפרים את יכולותיו של הליתיום, והציגו סוללה העשויה מצינורות דקיקים של המתכת (nano-tubes) - והסוללה הזאת כבר תוכל להחזיק, לפי MIT, פי 10 יותר אנרגיה.

אבל באקדמיה מציעים להתייחס לשני המחקרים האלה בספקנות. פרופ' דורון אורבך, ראש מחלקת מדע החומרים באוניברסיטת בר-אילן, מסביר שכל סוללה מורכבת משלושה חלקים - הקוטב החיובי הידוע בשם אנודה, הקוטב השלילי שהוא הקתודה, והתמיסה הנמצאת ביניהם.

אורבך מציין שכל השיפורים המתפרסמים בתעשייה אמנם מכפילים את כוח הסוללה - אבל רק ברכיב אחד, האנודה. "שיפור של פי 10 בכוח האנודה יגדיל את צפיפות האנרגיה ב-30% בלבד", אומר אורבך, "חוקי הטבע מגבילים אותנו. בתחום סוללות הליתיום הנטענות קשה לי לראות פריצות דרך כרגע".

לטענתו, הפיתוח העתידי יבוא דווקא מגופרית, הוא חומר פעיל וזול ובעל כושר ספיגה מצוין. "זאת סוללה שאנחנו עובדים עליה ויש לנו הישגים מאוד יפים בתחום. באוניברסיטת בר-אילן אנחנו כבר עובדים על פיתוחים כאלה בשיתוף פעולה עם חברות כגון GM ואלביט".

הבעיה המרכזית היא הנפיצות הגבוהה של החומר - גופרית בוערת בחום של 115 מעלות בלבד, כאשר מעבדים ניידים מגיעים לעתים קרובות לחום של 100–110 מעלות. חוקרים הצליחו לפתור את הבעיה על ידי הטמעת הגופרית בפחמן, אבל הדבר יקר במיוחד. פתרון של הבעיות האלה, מבטיח אורבך, יביא לסוללות שיהיו עד פי 4 יותר חזקות מאלו שאנחנו משתמשים בהן כיום.

ועד שכל זה יקרה: כך לא תבזבזו זמן סוללה

  • הדליקו את ה-WiFi רק כאשר אתם זקוקים לאינטרנט אלחוטי.
  • מלבד בעת שימוש בדיבורית, כמעט אין שימוש ברכיב הבלוטות' - כבו אותו.
  • כבו תוכנות שרצות ברקע, הן רק מכבידות על המכשיר שלכם.
  • הורידו את בהירות המסך. תתפלאו לדעת כמה סוללה תחסכו.
  • שנו את הגדרות צריכת החשמל. אין צורך שהמסך ידלוק באופן תמידי.
  • הטעינו את הסוללה הרבה לפני שהיא קרובה להתרוקנות. זה יאריך את חייה.
  • שמרו על הסוללה שלא תתחמם. הימנעו מלהשאיר את המכשירים שלכם בשמש.

תגיות

11 תגובות לכתיבת תגובה לכתיבת תגובה

10.
תגובה ל1- זו הנחייה שמתייחסת לסוללות ניקל מטל
ההנחייה לתת לסוללה להתפרק לגמרי לפני טעינה מתייחסבת לסוללות המכילות ניקל- מטל (למשל במכשירי סלולר של דור 2, לפני כ 4 שנים, ובסלולות נטענות מאיכות ירודה). לאלו יש "זיכרון" של כ 700-900 מחזורי טעינה (שגם מתקצרים עם הזמן). בלתיום יון- אין לכך חשיבות.
מבין בסוללות  |  23.08.11
לכל התגובות